Актуальные вопросы получения высокоплотных керамических материалов

Благодаря многообразию материалов и уникальным свойствам – высокой твердости, прочности, износостойкости, теплостойкости, химической стойкости, диэлектрическим свойствам - керамика находит все большее применение в различных  отраслях  промышленности и техники, главными из которых являются: машиностроение (уплотнения насосов, детали клапанов гидравлических систем, абразивный и режущий инструменты в металлообработке), электротехника и электроника (изоляторы различного назначения, полупроводниковые электронные приборы, вакуумная техника), оборонная промышленность (радиопрозрачные обтекатели ракет, воздухосборники из кварцевой и ситаллокерамики) и др.

Существенным препятствием при получении керамических материалов с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами является пористость. Известно, что остаточная пористость снижает механические характеристики и диэлектрические свойства керамики. В связи с этим вопросы получения беспористых керамических изделий различного назначения являются актуальными для ряда отраслей промышленности.

Наиболее перспективным и интенсивно развивающимся направлением в производстве плотных керамических материалов является применение чистой наноструктурной керамики без использования связующих компонентов. При этом для компактирования нанопорошков ряд исследователей рекомендует вместо горячего прессования использовать метод искрового-плазменного спекания (ИПС).

Сущность метода ИПС заключается в создании между частицами порошкового материала искровой плазмы путем использования импульсного тока с высокими значениями силы тока. В результате между частицами нанопорошка концентрируется энергия высокой плотности. Именно этот эффект при одновременном приложении осевого давления позволяет снизить температуру спекания и продолжительность процесса, что в свою очередь способствует подавлению роста зерна, минимизации остаточной пористости и обеспечивает однородность структуры спекаемой керамики.

Исследование влияния параметров ИПС на структуру получаемых керамических материалов позволит решить вопрос получения беспористой нанокерамики с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.